На лужайке Эйнштейна

«Основная мысль Бора и Гейзенберга, состоявшая в том, что „никакое явление не становится явлением, пока оно не становится наблюдаемым явлением“, должна применяться, следовательно, к каждому наблюдателю по-отдельности, – писал Ровелли. – Такое описание физической реальности, хотя и принципиально фрагментированно… но полно».

С одной стороны, это меня не удивило. Или, по крайней мере, не должно было. Я была подготовлена к этому всем тем, что узнала за это время. Мертв ли слон, обуглившись при приближении к горизонту, или жив, хотя и дрожит от ужаса, пересекши его? Ответ зависит от того, кому задан вопрос. Не существует глобального, божественного знания «истины». Истина зависит от наблюдателя. С другой стороны, Ровелли, казалось, возводит принцип зависимости от наблюдателя на другой качественный уровень. Он делает все зависящим от наблюдателя и в ходе этого заново переосмысливает квантовую механику.

Фундаментальная физика развивается благодаря парадоксам. Так было всегда. Парадокс, который привел Эйнштейна к теории относительности: законы физики должны быть одни и те же для всех, и в то же время, учитывая относительность распространения света, законы физики не могут быть одинаковыми для всех. Парадокс привел Полчински к открытию D-бран: открытые струны должны были подчиняться T-дуальности, и в то же время, учитывая их граничные условия, они не могли не нарушить T-дуальность. Еще один парадокс привел Сасскинда к открытию его принципа дополнительности: информация не должна бесследно исчезать в черной дыре, и в то же время, согласно общей теории относительности, информация не могла вырваться из черной дыры. И еще один парадокс заставил все физическое сообщество задаться вопросом, имеет ли каждый наблюдатель свое собственное квантовое описание мира: запутанность должна быть моногамной, и в то же время, учитывая принцип эквивалентности, запутанность не может быть моногамной.

Есть только один способ разрешить парадокс – вы должны отказаться от некоторых основополагающих предположений, и в первую очередь от тех ложных предположений, из-за которых парадокс возник. Для Эйнштейна это были абсолютность пространства и времени. Для Полчински это была неподвижность подмногообразия, к которому были прикреплены открытые струны. Для Сасскинда это была инвариантность пространственно-временной локальности. Для всех, кто участвует в этом бардаке с файерволами, это был постулат о том, что квантовая запутанность не зависит от наблюдателя.

Квантовая механика устраивает нам вынос мозга, предлагая еще один парадокс: кот должен быть жив и мертв одновременно, и в то же время, учитывая наш опыт, кот не может быть и жив и мертв в одно и то же время. Ровелли разрешил этот парадокс, указав на изначально противоречивое предположение: что существует единая реальность, общая для всех наблюдателей. Что вы можете говорить о мире, подразумевая более одной точки зрения единовременно. Что существует какой-то инвариантный способ сказать о Вселенной, какова она «на самом деле».

Я позвонила отцу, и мы несколько часов обсуждали статью Ровелли, говоря о ее последствиях для окончательной реальности, пока не взошло солнце. Или пока солнце не взошло для меня.

Реляционная квантовая механика Ровелли, в которой редукция волновой функции становится зависимой от наблюдателя, позволила ему объяснить мысленный эксперимент, который предложил сам Эйнштейн, надеясь, что он разорвет квантовую теорию по швам: ЭПР.

Убежденного реалиста Эйнштейна возмущало, что в квантовой теории каким-то образом частицы не имеют свойств до тех пор, пока эти свойства не измеряются. Если квантовая механика имеет вероятностный характер, говорил он, вероятности отражают наше субъективное незнание, а не какую-либо объективную неопределенность самой реальности.

Эйнштейн (Э), вместе с Борисом Подольским (П) и Натаном Розеном (Р), предложил мысленный эксперимент, чтобы доказать это. Суть ЭПР-эксперимента была проста: у вас есть две квантово-запутанные частицы, скажем, электрон и позитрон. Так как они запутаны, то две частицы описываются одной волновой функцией, которая может иметь нулевой суммарный спин. Следовательно, если у электрона спин направлен вверх, то у позитрона он должен быть направлен вниз, и наоборот. Их спины должны быть антикоррелированы так, чтобы их суммарный спин всегда был равен нулю.

Запутанная электрон-позитронная пара родилась где-то в центре штата Коннектикут. Частицы разлетелись. Одна прибыла к порогу моего дома здесь, в Бостоне, другая проделала свой путь в сторону Филадельфии. Я решила определить спин электрона. Спин может быть измерен вдоль любой оси пространственной системы координат – x, y или z. Я выбираю x: проекция спина электрона на ось x оказалась направлена вверх. Между тем в Филадельфии мой отец собирается измерить проекцию спина позитрона тоже на ось x. Но результат его измерения уже известен: он должен быть направлен вниз. Отец проводит измерения буквально на долю секунды позже меня. Конечно, проекция спина позитрона направлена вниз.